Relevansi Fisika Terhadap BidangKesipilan

BAB IPENDAHULUANJalan relkereta api atau biasa disebut dengan rel kereta api,merupakan prasarana utama dalam perkeretaapian dan menjadi ciri khas modal transportasi kereta api. Karena rangkaian kereta api hanya dapat melintas di atas jalan yang dibuat secara khusus untuknya, yakni rel kereta api. Rel inilah yang memandu rangkaian kereta api bergerak dari satu tempat ke tempat yanglain.Dalampengamatan secara awam, kita melihat rel sebagai jalan untuk lewat kereta api yang terdiri atas sepasang batang rel berbahan besi baja yang disusun secara paralel dengan jarak yang konstan (tetap) antara kedua sisinya. Batang rel tersebut ditambat (dikaitkan) pada bantalan yang disusun secara melintang terhadap batang rel dengan jarak yang rapat, untuk menjaga agar rel tidak bergeser atau renggang.Prinsip jalan rel telah berkembang sejak 2.000 tahun yang lalu. Waktu itu sarana transportasi untuk mengangkut penumpang dan barang masih sangat sederhana, yaitu dengan menggunakan kereta roda. Jalan yang dilewati masih berupa jalan tanah yang berdebu. Ketika jalan tanah tersebut diguyur hujan,kondisinya menjadi lembek dan kereta roda yang lewat meninggalkan bekas cekungan pada tanah. Setelah kering, cekungan tersebut mengeras, dan beberapa kereta roda yang lewat berikutnya juga melewati cekungan tersebut. Ternyata dengan mengikuti cekungan tersebut, kereta roda dapat berjalan dengan lebih terarah dan gampang, pengendara tinggal mengatur kecepatan kereta tanpa repot-repot lagi mengendalikan arah kereta roda. Kemudahan transportasi dengan prinsip jalur rel inilah, yang membuat jalur rel memiliki keunggulan tersendiri, sehingga terus berkembang hingga menjadi jalur rel KA yang kita kenal sekarang ini.Berdasarkan UUNo.13Tahun 1992 yang tertuang dalam Bab I Pasal 1 ayat 7, prasarana kereta api adalah jalur dan stasiun kereta api termasuk fasilitas yangdiperlukan agar sarana kereta api dapat dioperasikan.

BAB IILATAR BELAKANGAwal jalan rel di IndonesiaDalam kurun waktu sekitar 30 tahun setelah liverpol dan Manchester di buka, pemikiran untuk membangun jalur kereta api di pulau jawa sudah berkembang. Dorongan untuk segera membangun jalan rel di sebabkan banyak barang hasil pertanian tidak bisa diangkut ke pelabuhan. Produksi hasil perkebunan meningkat dengan pesat sejalan dengan diberlakukannya system tanam paksa. Transportasi dengan menggunakan pedati di tarik sapid an kerbau tidak memadai untuk mengangkut hasil perkebunan yang melimpah. Usaha memperbaiki transportasi pernah dilakukan dengan mendatangkan onta dari timur tengah tetapi juga tidak berhasil karena banyak onta yang mati.Pada mulanya terjadi perdebatan mengenai pilihan alternative antara swasta atau pemerintah yang harus membangun jalan rel. keraguan akan mendapatkan laba yang memadai menjadi pertimbangan banyak perusahaan swasta. Upaya untuk membangun jalan rel oleh swasta dengan dukungan atau jaminan keuntungan dari pemerintah merupakan elternatif yang juga di bicarakan.Pemikiran untuk membangun jalan rel merupakan jawaban atas kebutuhan angkutan hasil pertanian. Jalur yang di incar untuk dihubungkan oleh jalan rel terfokus pada hubungan antara daerah pedalaman penghasil komoditi ekspor dan pelabuhan. Komoditi ekspor pada jaman itu antara lain kopi,teh dan gula. Kota pelabuhan utama di pulau jawa yang digunakan untuk melakukan kegiatan ekspor adalah Jakarta,semarang, dan surabay. Pada tiga kota inilah rencan pembangunan jalan rel di susun.Prinsip Jalan Rel Kereta Api Kereta api berjalan dengan roda besi, sehingga membutuhkan jalan khusus agar dapat berjalan dengan baik. Untuk itulah dibuat jalan rel KA dengan permukaan baja, sehingga roda baja KA beradu dengan jalan rel dari baja. Jalan baja ini memiliki karakteristik dan syarat-syarat khusus yang berbeda dengan jalan aspal, sehingga konstruksinya lebih rumit dan melibatkan banyak komponen. Jalan rel KA harus dibangun dengan kokoh, karena setiap rangkaian KA yang lewat memiliki beban yang berat, apalagi setiap harinya akan dilalui berulang kali oleh beberapa rangkaian KA. Oleh karena itu, konstruksi rel KA dibuat sebaik mungkin agar mampu menahan beban berat atau istilahnya BEBAN GANDAR (AXLE LOAD) dari rangkaian KA yang berjalan di atasnya, sehingga jalan baja ini dapat bertahan dalam waktu yang lama dan memungkinkan rangkaian KA dapat berjalan dengan cepat, aman dan nyaman. Merujuk pada bagian di atas, pada dasarnya konstruksi jalan rel KA terdiri atas 2 bagian. Bagian bawah adalah Track Foundation atau Lapisan Landasan/Pondasi, dan bagian atas adalah Rail Track Structure atau Struktur Trek Rel.Konstruksi Jalan Rel Kereta ApiPrinsipnya, lapisan landasan (track foundation) ini dibuat untuk menjaga kestabilan trek rel saat rangkaian KA lewat. Sehingga trek rel tetap berada pada tempatnya, tidak bergoyang-goyang, tidak ambles ke dalam tanah, serta kuat menahan beban rangkaian KA yang lewat. Selain itu, lapisan landasan juga berfungsi untuk mentransfer beban berat (axle load) dari rangkaian KA untuk disebar ke permukaan bumi (pada gambar di atas adalah Subsoil/Natural Ground).Lapisan landasan merupakan lapisan yang harus dipersiapkan terlebih dahulu sebelum membangun trek rel, sehingga posisinya berada di bawah trek rel dan berfungsi sebagai pondasi.Kontruksi jalan rel kereta apiterdiri dari :1. Gambaran UmumIndustri Kereta Api sebagai salah satu industri transportasi darat merupakan industri yang menggunakan teknologi konstruksi cukup banyak, salah satunya pada konstruksi jalan rel kereta api. Rel adalah pijakan tempat menggelindingnya roda kereta api dan berfungsi untuk meneruskan beban roda ke bantalan. Untuk saat ini standar internasional rel yang banyak digunakan di Indonesia masih berpatokan pada JIS (Japan Industrial Standard).3. Kegunaan Rel Kereta Apia. Sebagai landasan tempat melajunya kereta apib. Sebagai medium tempat terjadinya gesekanc. Sebagai pijakan tempat menggelindingnya roda kereta apid. Sebagai tempat meneruskan beban roda ke bantalan4. Sifat-Sifat yang Dibutuhkan untuk Menunjang Fungsi Rel Wear Resistance Heat Resistance High Melting Point Heavy and Strong Material Mampu Menahan Gaya atau Beban5. Material Rel Kereta (Komposisi dan Struktur)Material rel kereta merupakan baja dengan kadar karbon tinggi yaitu 0,60% yang biasa digunakan untuk rel kereta api, disebut R.42 karena mempunyai profil berat spesifik 42,23 Kg/m (Sub Direktorat Jalan dan Bangunan Kantor Pusat PJKA, 1989:192)6. Kondisi OperasionalJika kita melihat rel kereta api, kita akan melihat bahwa ada celah pada setiap jarak tertentu pada rel tersebut. Mengapa celah diperlukan? Jawabannya adalah menghindari melengkungnya (membengkok) baja rel akibat adanya perubahan suhu yang terjadi7. TreatmentTreatment yang dilakukan untuk mendapatkan sifat sifat yang menunjang tersebut yaitu heat treatment.8. Sosio-Kultural Masyarakat di sekitar Rel KeretaKawasan pemukiman di sempanjang rel kereta api merupakan kawasan liar yang sering dikonotasikan sebagai kawasan kumuh perkotaan yang memiliki karakteristik tersendiri sebagai kampung kota.Lapisan landasan merupakan lapisan yang harus dipersiapkan terlebih dahulu sebelum membangun trek rel, sehingga posisinya berada di bawah trek rel dan berfungsi sebagai pondasi. Sebagaimana struktur pondasi pada suatu bangunan, lapisan landasan juga tersusun atas lapisan-lapisan material tanah dan bebatuan, diantaranya:1. FORMATION LAYERFormation layer merupakan perkerjaan pemadatan tanah sebagai pondasi trek rel KA. Formation layer ini dipersiapkan sebagai tempat ditaburkannya lapisan ballast. Lapisan ini berupa campuran tanah, pasir, dan lempung yang diatur tingkat kepadatan dan kelembapan airnya. Pada Negara-negara maju yang lintasan KA-nya sangat padat, ditambahkan lapisan Geotextile di bawah formation layer. Geotextile adalah material semacam kain yang bersifat permeable yang terbuat dari polipropilena atau polyester yang berguna untuk memperlancar drainase dari atas ke bawah (subgrade ke subsoil), dan sekaligus memperkuat formation layer.2. SUB-BALLAST DAN BALLASTLapisan ini disebut pula sebagai Tack Bed, karena fungsinya sebagai tempat pembaringan trek rel KA. Lapisan Ballast merupakan suatu lapisan berupa batu-batu berukuran kecil yang ditaburkan di bawah trek rel, tepatnya di bawah, samping, dan sekitar bantalan rel (sleepers). Bahkan terkadang dijumpai bantalan rel yang tenggelam tertutup lapisan ballast, sehingga hanya terlihat batang relnya saja.Fungsi lapisan ballast adalah:(1) untuk meredam getaran trek rel saat rangkaian KA melintas(2) menyebarkan axle load dari trek rel ke lapisan landasan di bawahnya, sehingga trek rel tidak ambles(3) menjaga trek rel agar tetap berada di tempatnya(4) sebagai lapisan yang mudah direlokasi untuk menyesuaikan dan meratakan ketinggian trek rel (Levelling)(5) memperlancar proses drainase air hujans(6) mencegah tumbuhnya rumput yang dapat mengganggu drainase air hujan.Ballast yang ditabur biasanya adalah batu kricak (bebatuan yang dihancurkan menjadi ukuran yang kecil) dengan diameter sekitar 28-50 mm dengan sudut yang tajam (bentuknya tidak bulat). Ukuran partikel ballast yang terlalu kecil akan mengurangi kemampuan drainase, dan ukuran yang terlalu besar akan mengurangi kemampuannya dalam mentransfer axle load saat rangkaian KA melintas. Dipilih yang sudutnya tajam untuk mencegah timbulnya rongga-rongga di dalam taburan ballast, sehingga lapisan ballast tersebut susunannya menjadi lebih rapat. Ballast ditaburkan dalam dua tahap.Pertama saat sebelum perakitan trek rel, yakni ditaburkan diatas formation layer dan menjadi track bed atau kasur bagi bantalan rel, agar bantalan tidak bersentuhan langsung dengan lapisan tanah. Karena jika bantalan langsung bersentuhan dengan tanah (formation layer) bisa-bisa bantalantersebut akan ambles, karena axle load yang diterima bantalan langsung menekan frontal ke bawah karena ketiadaan ballast untuk menyebarkan axle load.Kedua ketika trek rel selesai dirakit, untuk menambah ketinggian lapisan ballast hingga setinggi bantalan, mengisi rongga-rongga antarbantalan, dan di sekitar bantalan itu sendiri. Ballast juga ditabur disisi samping bantalan hingga jarak minimal 50cm dengan kemiringan (slope) tertentu sehingga membentuk bahu ballast yang berfungsi menahan gerakan lateral dari trek rel.BAB IIITEORI PENUNJANGDefenisi Rel kereta api menurut beberapa ahli yaitu:- MenurutDr. Sri Atmaja P. Rosyidi, Jalan Rel merupakan struktur balok menerus yang diletakkan di atas tumpuan bantalan yang berfungsi sebagai penuntun/mengarahkan pergerakan roda kereta api. Rel juga disediakan untuk menerima secara langsung dan menyalurkan beban kereta api kepada bantalan tanpa menimbulkan defeksi yang berarti pada bagian balok rel diantara tumpuan bantalan.- Menurut Ir. Aji Suraji, MSc , Jalan Rel adalah suatu lintasan yang terbuat dari baja yang dipergunaan oleh kereta api yang terdiri dari lokomotif dan gerbong untuk mengangkut manusia dan/atau barang.BAB IVPEMBAHASANA. Definisi Jalan Rel Kereta ApiReldigunakan pada jalurkereta api. Rel mengarahkan/memandukereta apitanpa memerlukan pengendalian. Rel merupakan dua batang rel kaku yang sama panjang dipasang pada bantalan sebagai dasar landasan. Rel-rel tersebut diikat pada bantalan dengan menggunakanpakurel,sekruppenambat, atau penambat e (seperti penambat Pandrol).Jenis penambat yang digunakan bergantung kepada jenis bantalan yang digunakan. Puku ulir atau paku penambat digunakan pada bantalan kayu, sedangkan penambat e digunakan untuk bantalanbetonatausemen.Rel biasanya dipasang di atas badan jalan yang dilapis dengan batu kericak atau dikenal sebagai Balast. Balast berfungsi pada rel kereta api untuk meredamgetarandan lenturan rel akibat beratnya kereta api. Untuk menyeberangijembatan, digunakan bantalankayuyang lebih elastis ketimbang bantalan beton.Rel kereta api dilihat lebih dekat

B. KOMPOSISI BAHAN RELKomposisi BahanRel dipilih dan disusun dari beberapa komposisi bahan kimia sedemikian sehingga dapat tahan terhadap keausan akibat gesekan akibat roda dan korositas. Dalam klasifikasi UIC dikenal 3 macam rel tahan aus (wear resistance rails WR), yaitu rel WR-A, WR-B dan WR-C. Komposisi/kadar kimia bahan karbon (C) dan Mn diberikan dalam Tabel 5.1. Rel yang digunakan di Indonesia (PJKA) saat ini merupakan rel WR-A, dimana termasuk jenis baja dengan kadar yang tinggi (high steel carbon), sedangkan WR-B dan WR-C merupakan baja dengan kadar C yang sedang dan rendah. Percobaan di laboratorium (Masutomo et al. 1982) menunjukkan bahwa rel dengan kadar karbon yang tinggi lebih tahan aus daripada baja berkadar karbon sedang.Tabel 5.1 Kadar C dan Mn pada rel WR dan PJKAJenis RelCMn

WR-A0,60 0,750,80 1,30

WR-B0,50 0,651,30 1,70

WR-C0,45 0,601,70 2,10

PJKA0,60 0,800,90 1,10

Ketahanan aus rel WR-A hingga mencapai 2 4 kali lebih baik daripada rel biasa. Keausan rel maksimum yang diijinkan oleh PD 10 tahun 1986 diukur dalam 2 arah yaitu pada sumbu vertikal (a) dan pada arah 45 dari sumbu vertikal (e). Gambar 5.1 menunjukkan ukuran-ukuran keausan rel menurut PD 10 tahun 1986. Nilai-nilai maksimum tersebut ditentukan berdasarkan :emaksimum = 0,54 h 4amaksimum= dibatasi oleh kedudukan kasut roda dan pelat sambungan. Nilai maksimum keausan rel vertikal tercapai pada saat yang bersamaan dengan keausan maksimum pada roda dan sayap kasut roda (flens) tidak sampai menumbuk pelat sambung.1. C.BENTUK DAN DIMENSI REL DI INDONESIABentuk dan Dimensi RelSuatu komponen rel terdiri dari 4 bagian utama (Gambar 5.5), yaitu :1. Permukaan Rel untuk pergerakan kereta api atau disebut sebagairunning surface(rail thread),2. Kepala Rel (head),3. Badan Rel (web),4. Dasar Rel (base).1. D.Jenis rel berdasarkan beratRel yang digunakan di Indonesia menggunakan standar UIC dengan Standar: Rel 25 yang berarti tiap 1 meter potongan rel beratnya adalah 25 kilogram (kg). Rel 33 Rel 41 Rel 42 Rel 50 Rel 54 Rel 60E. Lebar trakAda beberapa lebar (gauge) yang digunakan, semakin lebar semakin stabil sehingga semakin tinggi kecepatan kereta apinya. Lebar trak yang umum digunakan di antaranya. Lebar 700 mm, digunakan Kereta api Aceh, dari Besitang menujuBanda Acehyang saat ini sudah tidak digunakan lagi. Lebar 1000 mm disebut juga meter gauge, digunakan diMalaysia Lebar 1067 mm, atau 3 kaki 6 inci merupakan lebar rel yang digunakan secara umum di Indonesia, disebut juga sebagaiNarrow gauge. Narrow gauge cocok untuk daerah yang bergunung-gunung karena trak yang lebar membutuhkan biaya besar dan pembangunannya lebih sulit. Lebar 1435 mm, atau 4 kaki 8,5 inci. merupakan rel yang banyak digunakan didunia sehingga disebut juga sebagaiStandard gauge Definisi lebar rel/GaugeF. Penyambungan relRel karena alasan transportasi menuju ke lokasi biasanya dari pabrik pembuat rel dipotong menjadi rel dengan panjang 25 m. Untuk meningkatkan kenyamanan penggunaan kereta api yang berjalan diatasnya maka rel tersebut disambung. Penyambungan rel dilakukan dengan beberapa cara:Las termitSalah satu cara yang umum digunakan adalah dengan las termit dilokasi sehingga bisa menjadi rel yang menerus[2]. Pengelasan menggunakanlas termitdengan menggunakan bahankimiasenyawa besi yang ditempatkan di antara kedua rel kemudian bahan tersebut direaksikanpada suhu sampai mencairkan bahan kimia tersebut dan menyambung rel tersebut, sisa hasil reaksi kimia tersebut kemudian dipotong dan diratakan dengan rel.Las kilatan listrik / Flash Butt WeldingSalah satu cara lain yang digunakan dalam mengelas rel kereta api adalah dengan cara laskilatanlistrikatau dalamBahasa InggrisdisebutFlash Butt Welding, yaitu dengan mendekatkan ujung dua potong rel yang akan dilas yang telah diberi muatan listrik denganarusyang sangat besar, sehingga ketika terjadi kontak akan timbul kilatan listrik yang akan memanaskan dan melelehkan ujung kedua rel yang didekatkan tersebut. Setelah ujung kedua rel yang didekatkan berpijar dan meleleh, ujung rel kedua tersebut disatukan dengan diberitekananyang besar (150 s.d 300 kg/cm3) sehingga ujung dari kedua potong rel tersebut menyatu dan kemudian diratakan dan dimuluskan ketika rel masih berpijar. Kelebihan dari cara ini adalah tidak memerlukan bahan sepertilas termit, dan hasil sambungan las pada rel lebih kuat daripada menggunakan las termit, selain itu las kilat membutuhkan waktu yang lebih singkat, yaitu hanya 15 menit per titik las, dibandingkan dengan las termit yang membutuhkan waktu 25-30 menit per titik las. Namun, cara ini tidak terlalu cocok dan berbahaya di Indonesia, karena arus listrik pada rel dapat mengalir ke bagian rel yang lainnya. Mengingat banyak jalur rel di berbagai daerah terdapat pemukiman padat penduduk, terkadang ada orang terutama anak-anak secara iseng maupun tidak sengaja menyentuh rel yang diberi muatan listrik sehingga dapat menimbulkan bahaya sengatan listrik.Sambungan bautFishplate di antara 2 rel yang disambungPada sambungan ini digunakan suatu penyangga yang disebut sebagai fish plate yang dibaut pada kedua rel yang disambung. Dengan sambungan yang demikian akan terasa pada saat berjalan dalam kereta api.1. G.Jenis Jalan Rel Kereta Api2. 1.MonorelMonoreladalah sebuahmetroataureldengan jalur yang terdiri dari rel tunggal, berlainan dengan rel tradisional yang memiliki dua rel paralel dan dengan sendirinya, kereta lebih lebar daripada relnya. Biasanya rel terbuat daribetondan roda keretanya terbuat darikaret, sehingga tidak sebising kereta konvensional.Gambar 1. Monorel (id.wikipedia.org/wiki/Monorel)Tipe MonorelSampai saat ini terdapat dua jenis monorel, yaitu: Tipestraddle-beamdimana kereta berjalan di atas rel. Tipesuspendeddimana kereta bergantung dan melaju di bawah rel.1. 2.Rack RailwayJalurrelgigi(rack railway) ialah sistemrel pegunungan(elevasi kemiringan hingga sekitar 6%, di mana rel biasa elevasi kemiringan maksimum hanya 1%) denganrel bergigikhusus yang dinaiki di atasbantalan relantararelyang terbentang.Kereta apidicocokkan dengan 1roda gigiatau lebih yang yang bertautan dengan rel para-para ini. Ini memungkinkan lokomotifmengangkatKAmelalui lereng yang curam.Gambar.2 Rack ReilwayBerbagai macam sistem jalur rel gigi telah dikembangkan: Sistem Riggenbach menggunakan rak tangga, membentuk plat baja yang dihubungkan ruji bulat pada jarak yang beraturan. Sistem Riggenbach merupakan sistem pertama yang ditemukan, dan menderita masalah di mana rak tertentunya lebih rumit dan mahal untuk dibangun daripada sistem lain. Terkadang sistem ini dikenal sebagai sistem Marsh, karena penemuan serempak oleh penemu Amerika, Syvester Marsh, pembangun jalur rel Mount Washington. Sistem Abt ditemukan olehRoman Abt, insinyur lokomotifSwissyang mengerjakan jalur yang diperlengkapi dengan sistem Riggenbach, sebagai sistem rak yang diperbaiki. Rak Abt menonjolkan plat baja yang naik secara vertikal dan sejajar dengan rel, dengan gigi rak yang dimesinkan ke profil tepat padanya. Ini memakai gigi ujung sayap lokomotif yang lebih lancar daripada sistem Riggenbach. 2 atau 3 set paralel plat rak Abt digunakan, dengan sejumlah ujung sayap yang menggerakkan pada lokomotif yang berhubungan, untuk memastikan bahwa 1 gigi ujung sayap selalu digunakan dengan aman. Sistem Abt ditemukan olehRoman Abt, insinyur lokomotifSwissyang mengerjakan jalur yang diperlengkapi dengan sistem Riggenbach, sebagai sistem rak yang diperbaiki. Rak Abt menonjolkan plat baja yang naik secara vertikal dan sejajar dengan rel, dengan gigi rak yang dimesinkan ke profil tepat padanya. Ini memakai gigi ujung sayap lokomotif yang lebih lancar daripada sistem Riggenbach. 2 atau 3 set paralel plat rak Abt digunakan, dengan sejumlah ujung sayap yang menggerakkan pada lokomotif yang berhubungan, untuk memastikan bahwa 1 gigi ujung sayap selalu digunakan dengan aman. Sistem Strub mirip dengan Abt namun hanya menggunakan 1 baris plat rak yang lebih lebar. Merupakan sistem rak termudah untuk dibiayai dan telah banyak terkenal. Sistem Locher menggunakan gigi gir yang dipotong di sisinya daripada di atas rel, digunakan oleh 2 roda gigi di lokomotif. Sistem ini memungkinkan penggunaan pada tanjakan daripada sistem lain, yang giginya bisa melompat dari rak. Digunakan di jalur relGunung Pilatus. Sistem menurun(sebenarnya bukan sistem rak/para-para) menggunakan rel tengah yang timbul yang dipegang dengan mekanisme pada mesin.1. H.Kelebihan Dan KekuranganKelebihan: Membutuhkan ruang yang kecil baik ruangvertikalmaupunhorizontal. Lebar yang diperlukan adalah selebar kereta dan karena dibuat di atasjalan, hanya membutuhkan ruang untuk tiang penyangga. Terlihat lebih ringan daripada kereta konvensional dengan rel terelevasi dan hanya menutupi sebagian kecillangit. Tidak bising karena menggunakan rodakaretyang berjalan dibeton. Bisa menanjak, menurun, dan berbelok lebih cepat dibanding kereta biasa Lebih aman karena dengan kereta yang memegang rel, risiko terguling jauh lebih kecil. Resiko menabrak pejalan kaki pun sangat minim. Lebih murah untuk dibangun dan dirawat dibandingkereta bawah tanah.Kekurangan: Dibanding dengankereta bawah tanah, monorel terasa lebih memakan tempat. Dalam keadaan darurat, penumpang tidak bisa langsungdievakuasikarena tidak ada jalan keluar kecuali di stasiun.I. Bantalan RelBantalan rel beton.Bantalan reladalah landasan tempatrelbertumpu dan diikat denganpenambat reloleh karena itu harus cukup kuat untuk menahan bebankereta apiyang berjalan di atas rel. Bantalan dipasang melintang rel pada jarak antara bantalan dengan bantalan sepanjang 0,6meter.Jenis bantalan- Bantalan kayuBantalan kayu merupakan bantalan yang pertama sekali digunakan dalam dunia kereta api, serta digunakan di jembatan karena kayu lebih elastis dari beton. Kelemahan kayu adalah daya tahan yang tidak terlalu lama terutama didaerah yang hujan dan kelembabannya tinggi.- Bantalan betonBantalan beton dibuat dari beton bertulangprategang, pada bantalan beton juga sekaligus ditempatkan angker penambat. Keunggulan dari bantalan beton adalah daya tahan terhadapcuacadibanding dengan bantalan kayu.- Bantalan bajaTerbuat daripelat baja, biasanya dipasang pada lengkungan, tidak pada keseluruhan lintasan kereta api karena harganya lebih mahal dari bantalan beton.- Bantalan SlabSlab track, System Rheda 2000, sebelum dicor dengan beton.Adalah bantalan yang langsung menjadi satu dengan badan jalan yang dicor dalam bentuk slab. Pengerjaan harus sangat teliti untuk mendapatkan kualitas penggunaan yang nyaman. Investasi untuk pembangunan lintasan dengan bantalan slab lebih besar dari bantalan beton atau baja tetapi biaya perawatannya jauh lebih rendah. Digunakan untuk membangun lintasan kereta api cepat, lintasan yang aruslalu lintaskereta apinya tinggi.1. J.Penentuan Dimensi RelPenentuan dimensi rel didasarkan kepada tegangan lentur yang terjadi pada dasar rel akibat beban dinamis roda kendaraan (Sbase). Tegangan ini tidak boleh melebihi tegangan ijin lentur baja (Si). Jika suatu dimensi rel dengan beban roda tertentu menghasilkan Sbase < Si, maka dimensi ini dianggap cukup.Tabel 5.4 Dimensi profil R 42, R 50, R 54 dan R 601. K.UMUR RELPanjang pendeknya umur rel ditentukan oleh mutu rel (berkaitan dengan komposisi bahan kimia penyusun rel), keadaan lingkungan dan beban yang bekerja (daya angkut lintas). Dalam perencanaan struktur jalan rel, perancangan umur rel diperlukan untuk memperkirakan umur aus, pemeliharaan dan tahun penggantian rel. Ini akan berkait dengan perencanaan keselamatan pergerakan kereta api di atas rel. Dalam proses perencanaan umur rel, dapat dilakukan dengan pendekatan analisis melalui tiga aspek, yaitu :1. Kerusakan pada ujung rel,2. Keausan rel, baik pada bagian lurus maupun tikungan,3. Lelah.1. 1.Kerusakan pada ujung relSebelum digunakannya rel panjang dan menerus, biasanya digunakan rel pendek dengan panjang 6,8 hingga 10 meter pada struktur jalan rel. Oleh karena itu, jalur rel yang panjang diperlukan batangan rel dan konstruksi sambungan diantara rel yang lebih banyak. Salah satu indikasi yang menentukan batasan umur rel disini adalah kerusakan rel pada sambungan. Beberapa kerusakan yang ditimbulkan diantaranya diakibatkan oleh :1. Beban gandar yang berlebihan (overload),2. Lebar celah yang terlalu besar,3. Mutu rel,4. Beda tinggi diantara rel-rel di konstruksi sambungan,5. Diameter roda yang kecil,6. Kondisi kendaraan rel,7. Jari-jari permukaan rel,8. Kekakuan jalan rel dan9. Kecepatan kendaraan rel.Kerusakan pada ujung rel di sambungan di atas akan mengakibatkan adanya kerusakan terhadap struktur jalan rel oleh hantaman roda pada sambungan. Beberapa contoh implikasi kerusakan struktur jalan rel tersebut adalah :1. Tercabutnya tarpon dari bantalan,2. Retaknya pelat sambungan rel,3. Longgarnya baut-baut sambungan rel,4. Pemompaan Lumpur di bawah bantalan yang berakibat rendahnya umur bantalan, dan5. Ketidakstabilan geometrik.Kerusakan-kerusakan di atas dapat dicegah dengan melakukan pemeliharaan dan perbaikan kerusakan pada ujung rel dengan cara :1. Melakukan pengerasan pada ujung rel (end hardened layer),2. Pengelasan pada kerusakan rel di sambungan, dan3. Pola pemeliharaan rel yang baik.1. 2.Perhitungan Nilai Keausan RelPada umumnya rel diukur berdasarkan nilai keausan yang terjadi. Meskipun demikian, semakin meningkatnya beban gandar (untuk lalu lintas tinggi), umur rel tidak hanya diukur berdasarkan keausanmelainkan dipertimbangkan pula masalah kelelahan danshelling.1. 3.Perhitungan Umur Rel berdasarkan KelelahanJalan rel adalah struktur elastis yang dibebani secara siklus (cyclic), oleh itu, bahaya lelah sangat mungkin terjadi. Ciri kerusakan ini adalah dimulainya retak yang semakin lama semakin melebar dan diakhiri dengan patah. Pada kenyataannya, beban lalu lintas yang berat lebih memberikan kontribusi dominan terhadap penentuan umur rel. Jika tegangan total di kepala rel, akibat beban kombinasi tegangan lentur, kontak dan suhu melebihi tegangan lelah maka umur rel dihitung berdasarkan umur lelah.1. M.STABILITAS REL PANJANGMenurut PD 10 tahun 1986, rel dapat diklasifikasikan sesuai dengan panjangnya, meliputi :1. Rel Standar, dengan panjang 25 meter (sebelumnya 6 10 meter)2. Rel Pendek, dengan panjang maksimum 100 meter atau 4 x 25 meter3. Rel Panjang, adalah rel yang mempunyai panjang statis, yaitu daerah yang tidak terpengaruh pergerakan sambungan rel, biasanya dengan panjang minimal 200 meter1. 1.Penentuan Panjang Minimum Rel PanjangPermasalahan yang ditimbulkan dalam rel panjang adalah penentuan panjang minimal rel panjang yang diakibatkan olehdilatasi pemuaiansebagaimana dituliskan dalam persamaan berikut :D L = L a DTdimana :DL = Pertambahan panjang (m)L = Panjang rel (m)a = Koefisien muai panjang ( C-1)DT = Kenaikan temperature ( C)Menurut hukumHooke, gaya yang terjadi pada rel dapat diturunkan menjadi persamaan sebagai berikut :dimana :E = modulus elastisitasYoung(kg/cm2)A = luas penampang (cm2)

Gaya longitudinal (Longitudinal Creep Resistance) Gambar 5.10 Kerusakan akibat gaya longitudinal (Hidayat & Rachmadi, 2001)Gambar 5.10 menunjukkan kerusakan pada rel panjang akibat gaya longitudinal. Gaya longitudinal (Longitudinal Creep Resistance) pada rel panjang dapat ditentukan melalui pengaruh perubahan suhu, sebagai berikut :Gaya akibat suhuP = EA a (t-tp)dimana,P : gaya longitudinal akibat perubahan suhu,E : modulus elastisitas bajatp : suhu pemasanganDalam penentuan suhu pemasangan, PD.No.10tahun 1986 memberikan aturan bahwa untuk rel ukuran standar dan rel pendek yang panjangnya 50 m ditentukan sebesar 20C yaitu suhu terendah yang pernah diperoleh pada pengukurannya di Semarang sedangkan rel lainnya diambil suhu tertinggi yang menghasilkan besar celah maksimum 16 mm (PenjelasanPD.10tahun 1986 hal. 3-17 s.d. 3-18). Batas suhu maksimum untuk semua jenis rel ditentukan sebagai suhu tertinggi yang menghasilkan celah sebesar 2 mm.1. 3.Gaya Tekuk (Buckling Force)Gaya Tekuk (Buckling Force) dapat ditentukan dengan persamaan :dimana,Is = momen inersia (2 Iy) (cm4)E = modulus elastisitas rel = 2,1.106kg/cm2C = koefisien torsi penambat (tm/rad, kgm/rad)D = jarak bantalan (cm)W = tahanan lateral balas (kg/meter)l = panjang ketidaklurusan (meter)Qb = ketidaklurusan,misalignment(meter/cm/mm)Beberapa koefisien jalan rel diatas ditentukan dari pengujian di laboratorium, seperti:1. a.Tahanan Torsi Penambat,

Nilai koefisien torsi penambat diperolehi dari pengujian terhadap penambat di laboratorium. Satuan koefisien yang diperolehi adalah ton inch/rad0.5.1. b.Tahanan Momen LateralTahanan momen lateral dapat diketahui dengan pengujian tahanan momen lateral dari struktur rel, penambat dan bantalan. Gambar 5.13 Pengujian tahanan momen lateral di laboratorium (Hidayat & Rachmadi, 2001)1. c.Tahanan Balas Tahanan balas (ballast resistance) dapat diketahui dengan pengujian tahanan lateral dan longitudinal balas. Tahanan lateral dapat diperbesar dengan memperberat bantalan, penggemukan bahu jalan dan memakaisafety caps. Gambar 5.14 Pengujian tahanan balas di laboratorium (Hidayat & Rachmadi, 2001)Relevansi fisika terhadap bidang ke sipilan.Jalan rel dapat kita hubungkan atau relevansikan ke bidang ilmu ke sipilan, seperti halnya hubungan jalan rel dengan stabilitas, elastisitas dan gaya gesek.1. 1.Hubungan stabilitas dengan jalan relJalan rel yang stabil dapat mempertahankan struktur jalan pada posisi yang tetap/semula (vertikal dan horisontal) setelah pembebanan terjadi. Untuk ini diperlukan balas dengan mutu dan kepadatan yang baik, bantalan dengan penambat yang selalu terikat dan drainasi yang baik.1. 2.Hubungan elastisitas dengan jalan relElastisitas diperlukan untuk kenyamanan perjalanan kereta api, menjaga patahnya as roda, meredam kejut,impact, getaran vertikal. Jika struktur jalan rel terlalu kaku,misalnya dengan pemakaian bantalan beton,maka untuk menjamin keelastikan struktur dapat menggunakan pelat karet (rubber pads) di bawah kaki rel.1. 3.Hubungan gaya gesek dengan jalan relGaya gesek adalahgayayang berarah melawan gerakbendaatau arah kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan.Gaya gesek (Ff) dari benda yang bergerak di atas suatu papan permukaanGaya gesekadalahgayayang berarah melawan gerakbendaatau arah kecenderungan benda akan bergerak. Gaya gesek muncul apabila dua buah benda bersentuhan. Benda-benda yang dimaksud di sini tidak harus berbentukpadat, melainkan dapat pula berbentukcair, ataupungas. Gaya gesek antara dua buah benda padat misalnya adalah gaya gesek statis dan kinetis, sedangkan gaya antara benda padat dan cairan serta gas adalahgaya Stokes.Gaya gesek dapat merugikan atau bermanfaat.Panaspadaporosyang berputar,engselpintuyang berderit, dansepatuyang aus adalah contoh kerugian yang disebabkan oleh gaya gesek. Akan tetapi tanpa gaya gesekmanusiatidak dapat berpindah tempat karena gerakankakinyahanya akan menggelincir di ataslantai. Tanpa adanya gaya gesek antarabanmobil denganjalan,mobilhanya akan slip dan tidak membuat mobil dapat bergerak. Tanpa adanya gaya gesek juga tidak dapat terciptaparasut.GAYA GESEK STATISGaya Gesek Statis bekerja pada saat kedua permukaan benda yang bersentuhan relatif diam satu sama lain atau ketika benda hampir bergerak. Sehingga jika di jabarkan dengan hukum Newton, jumlah gaya yang bekerja adalah 0. Dimana kita ketahui bahwa sesuai dengan hukum Newton, jumlah gaya yang bekerja sama dengan massa dikalikan dengan percepatan (F = m.a). Karena benda hampir bergerak (belum bergerak), berarti benda tidak memiliki kecepatan dan dengan begitu benda tidak memiliki percepatan/perlambatan, sehingga jumlah gayanya adalah 0. Jadi besar maksimalnya gesekan statis adalah ketika benda tepat hampir bergerak. Sehingga dapat disimpulkan bahwa besarnya gaya gesek statis adalah antara 0 sampai dengan maksimalnya (0